Manipulering af cellemembraner ved hjælp af nanorør

Japanske forskere har udviklet en målrettet metode til at åbne cellemembraner for at levere lægemidler til, eller manipulere generne af, individuelle celler.

Metoden, som rapporteret i journalen Videnskab og teknologi af avancerede materialer , involverer bestråling af en tynd film af kulstof nanorør ved hjælp af en nær-infrarød (NIR) laser. Nanorørene fungerer som en effektiv fotonabsorber såvel som en stimulusgenerator for tilstødende celler.

I celleteknik og vævsbiologi forskning, forskere bruger ofte pulserende lasere til at stimulere celler og muliggøre gentransfektion (introduktion af genetisk materiale), genregulering eller lægemiddelinjektion. Bestrålingen af ​​biologiske celler ved hjælp af pulserende lasere får deres membraner til at punktere, som signifikant accelererer gentransfektion eller målrettet levering af lægemidler.

Blandt den brede vifte af fotonenergier, det nær-infrarøde område er mindre skadeligt for biologiske celler, som absorberer meget lidt energi i disse bølgelængder. De mest succesrige NIR-lasere er femtosekund-lasere på grund af deres fine rumlige opløsning uden termisk eller mekanisk skade på omgivende materialer. Imidlertid, femtosekund laserinstrumenter er dyre, omfangsrige og kræver et meget sofistikeret optisk arrangement, så forskerholdet valgte en mere økonomisk nanosekundlaser.

I undersøgelsen, Naotoshi Nakashima og kolleger ved Kyushu University forberedte en skål belagt med enkeltvæggede kulstof nanorør, som kraftigt absorberer stråling i NIR-området, som en antenne til en nanosekund-pulslaser. Retten blev også podet med levende celler.

Afhængig af laserens energi, forskerne fandt ud af, at cellemembranerne enten var reversibelt eller irreversibelt forstyrret. Når en laserpuls oversteg 17,5 mikroJoule (uJ), membranerne blev ødelagt, og cellerne døde. Imidlertid, ved lavere energier på omkring 15 uJ pr. puls, membranerne åbnede sig, og cellerne forblev i live. Dette tyder på, at en billig laserkilde kunne bruges til at forberede et enkelt cellemål til selektiv gentransfektion, lægemiddelinjektion eller regulering af genekspression, konkluderer forfatterne.